机械原理第六章 动平衡
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机械原理静平衡和动平衡
机械原理中的静平衡与动平衡是一个十分重要的概念,它涉及到许多机械原理的基础知识,下面将对静平衡和动平衡进行详细的介绍。
一、静平衡
静平衡是指一个物体处于静止状态,且它所受到的作用力的合力为零的状态。
一般来说,静平衡是指物体在不发生动态变化的情况下达到力的平衡状态,即物体不受到任何加速度而保持平衡状态。
在静平衡状态下,物体受到的各方向力的合力为零。
因为物体处于静止状态,因此物体所受的力可以分为三类:平行力、垂直力和其他方向的力。
在静平衡状态下,平行力和垂直力的分量分别相等,即它们互相抵消,因此只需考虑其他方向的力是否相等即可判断物体是否处于静平衡状态。
例如,在一个水平面上放置一块正方形的纸片,在纸片上放置一根铅笔,如果铅笔能够保持平衡状态,即静止不动,则说明纸片和铅笔处于静平衡状态。
这是因为在这个状态下,纸片所受到的垂直力(由铅笔的重力和平面对铅笔的支撑力构成)和水平力(由纸片的摩擦力和水平面对铅笔的支撑力构成)都相等,符合静平衡的条件。
二、动平衡
在动平衡状态下,物体也是受到力的平衡作用,但它的速度可能为常速运动或变速运动。
因此,在考虑一个物体的动力学问题时,必须要考虑其动平衡状态。
例如,一个在空气中自由落体的物体在通过空气时会受到空气阻力的影响,这时物体受到的重力和空气阻力的合力为零,此时物体处于动平衡状态。
总之,静平衡和动平衡是机械原理中一对十分重要的概念,通过对其深入的理解可以对机械原理的其他内容进行更深层次的理解。
动平衡机械原理动平衡是指在旋转机械中,通过采取相应的措施,使机械在高速旋转时减小或消除振动,保持平衡状态的一种方法。
动平衡机械原理是指在动平衡过程中,机械各部件之间的力和力矩平衡。
动平衡机械原理的基础是牛顿第二定律,即物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度。
对于旋转机械来说,其质量可以看作是集中在转子质心上的,因此可以得到转子的加速度与所受的力矩之间的关系。
在动平衡机械中,一般会采用两种方法来达到平衡状态,即静平衡和动平衡。
静平衡是指在机械静止时,通过在合适的位置添加适当的质量,使得机械在旋转时不产生振动。
静平衡的原理是使机械的质心与旋转轴线重合,从而达到平衡状态。
动平衡是指在机械运行时,通过改变机械各部件的质量分布,使机械在高速旋转时减小或消除振动。
动平衡的原理是根据转子的质量不平衡,通过在转子上添加或去除质量,使得转子的质量矩平衡,从而达到平衡状态。
在进行动平衡时,首先需要进行动平衡试验,通过测量转子在高速旋转时的振动情况,确定需要进行平衡调整的位置和大小。
然后,根据试验结果,采取相应的措施进行平衡调整,常见的方法有加权法、加钢法和减钢法等。
在加权法中,通过在转子上添加质量块,改变转子的质量分布,使得转子的质心与旋转轴线重合,从而达到平衡状态。
加权法的优点是操作简单,但缺点是对质量块的位置和大小要求较高。
在加钢法中,通过在转子上加上一定数量的钢片,改变转子的质量分布,使得转子的质心与旋转轴线重合,达到平衡状态。
加钢法的优点是对质量块的位置和大小要求较低,但缺点是操作相对复杂。
在减钢法中,通过在转子上去除一定数量的钢片,改变转子的质量分布,使得转子的质心与旋转轴线重合,达到平衡状态。
减钢法的优点是对质量块的位置和大小要求较低,但缺点是操作相对复杂。
除了上述常见的动平衡方法外,还可以使用动平衡机进行平衡调整。
动平衡机是一种专用设备,通过旋转机械的旋转轴,测量机械的振动情况,并根据测量结果,自动进行平衡调整。
第6章课后习题参考答案6—1什么是静平衡什么是动平衡各至少需要几个平衡平面静平衡、动平衡的力学条件各是什么6—2动平衡的构件一定是静平衡的,反之亦然,对吗为什么在图示(a)(b)两根曲轴中,设各曲拐的偏心质径积均相等,且各曲拐均在同一轴平面上。
试说明两者各处于何种平衡状态答:动平衡的构件一定是静平衡的,反之不一定。
因各偏心质量产生的合惯性力为零时,合惯性力偶不一定为零。
(a)图处于动平衡状态,(b)图处于静平衡状态。
6一3既然动平衡的构件一定是静平衡的,为什么一些制造精度不高的构件在作动平衡之前需先作静平衡6—4为什么作往复运动的构件和作平面复合运动的构件不能在构件本身内获得平衡,而必须在基座上平衡机构在基座上平衡的实质是什么答由于机构中作往复运动的构件不论其质量如何分布,质心和加速度瞬心总是随着机械的运动周期各沿一条封闭曲线循环变化的,因此不可能在一个构件的内部通过调整其质量分布而达到平衡,但就整个机构而言.各构件产生的惯性力可合成为通过机构质心的的总惯性力和总惯性力偶矩,这个总惯性力和总惯性力偶矩全部由机座承受,所以必须在机座上平衡。
机构在基座上平衡的实质是平衡机构质心的总惯性力,同时平衡作用在基座上的总惯性力偶矩、驱动力矩和阻力矩。
6—5图示为一钢制圆盘,盘厚b=50 mm。
位置I处有一直径φ=50 inm的通孔,位置Ⅱ处有一质量m2= kg的重块。
为了使圆盘平衡,拟在圆盘上r=200 mm处制一通孔,试求此孔的直径与位置。
(钢的密度ρ= g/em3。
)解根据静平衡条件有:m1r I+m2rⅡ+m b r b=0m2rⅡ=×20=10m1r1=ρ×(π/4) ×φ2×b×r1= ×10-3×(π/4)×52×5 ×l0=取μW=4/cm,作质径积矢量多边形如图所示,所添质量为:m b=μw w b/r=4×/20= kg,θb=72o,可在相反方向挖一通孔其直径为:6—6图示为一风扇叶轮。